二十世紀(jì)七十年代開始诺祸，日益加劇的環(huán)境問題和能源危機嚴重制約著國家的發(fā)展與進步柑贞，能源問題已經(jīng)引起了全球范圍的關(guān)注计贰。民用掖棉、商業(yè)以及工業(yè)制造都 面臨著嚴峻的環(huán)境污染問題墓律，環(huán)境污染問題已經(jīng)成了國家和國際優(yōu)先解決的問題。

為了人類的可持續(xù)發(fā)展幔亥，新能源材料的研發(fā)成了解決環(huán)境問題耻讽、能源危機的主要 研究方向。研究清潔能源帕棉、可持續(xù)發(fā)展能源针肥、新型能源已經(jīng)成為了能源供應(yīng)的緊迫任務(wù)。

各種各樣的綠色能源和可持續(xù)能源技術(shù)高速發(fā)展的背景下香伴，半導(dǎo)體光催化技術(shù)因為其自身的優(yōu)勢慰枕，包括可直接利用太陽光、自清潔性以及常量豐富等優(yōu)點已經(jīng)成為了一種最有前景的綠色能源技術(shù)即纲。

目前具帮，去除室內(nèi)有毒氣體主要的方式為活性炭吸附以及半導(dǎo)體光催化降解技術(shù)，而光催化技術(shù)由于具有工藝簡單低斋、 能耗低蜂厅、操作簡單、光催化降解效率高膊畴、無毒無二次污染等優(yōu)點,廣泛應(yīng)用于環(huán)境水污染處理掘猿、室內(nèi)空氣污染治理和工業(yè)廢氣處理等領(lǐng)域。光催化已經(jīng)廣泛應(yīng)用于催化水產(chǎn)氫巴比、光催化降解有機污染物术奖、光電轉(zhuǎn)化等領(lǐng)域礁遵。

眾所周知催化劑是加快參與物發(fā)生反應(yīng)的一種媒介轻绞。最常見的天然催化劑即植物中的葉綠素，可以在光照作用下發(fā)生光合作用佣耐，而本身并不參與反應(yīng)政勃。光觸媒即光催化劑，在有光存在下兼砖，可催化氧化有機物奸远，而本身不發(fā)生消耗。

二氧化鈦是光觸媒材料中的一種讽挟，也是典型的代表懒叛，被認為是最有發(fā)展前景的光催化材料，為此耽梅，各國科學(xué)獎在上世紀(jì)60年代起即對其開展了各領(lǐng)域的應(yīng)用研究薛窥。但二氧化鈦的能帶結(jié)構(gòu)決定其吸光范圍，禁帶寬度 3.2eV,因此只有波長小于 387.5 nm 的紫外光才能被二氧化鈦吸收。并且诅迷，紫外光只占太陽光的5%左右佩番，利用率低，導(dǎo)致傳統(tǒng)的光觸媒材料光催化活性低罢杉，使用局限性大趟畏。

因此，二氧化鈦的改性技術(shù)應(yīng)運而生滩租，改善二氧化鈦的物理化學(xué)性質(zhì)赋秀，降低其禁帶寬度，提高其光催化性能是非常必要的持际。研究表明沃琅，通過對半導(dǎo)體材料形貌改變、貴金屬 沉積蜘欲、摻雜益眉、光敏化、表面修飾以及與其他半導(dǎo)體形成異質(zhì)結(jié)等方式姥份，可有效提 高二氧化鈦在可見光范圍的光光吸收郭脂，達到提高光催化性能的目的。叁素采用了還原石墨烯為載體的釩摻雜改性技術(shù)澈歉，大大降低了二氧化鈦的禁帶寬度展鸡，其光吸收波長已由原來的387.5nm移動到530nm以下，在可見光埃难、弱光下也具有較強的催化氧化活性莹弊。光催化消除環(huán)境污染的應(yīng)用目前主要集中在幾個方面：

1.大氣中有機物的光降解

近年來空氣中有害物質(zhì)的去除引起了人們的關(guān)注。由于大部分空氣污染物 (如醛涡尘、酮忍弛、醇等)是可氧化的，因此用氧化法去除是可行的考抄。去除空氣中污染物常用的多相催化氧化法大都需要在較高溫度下進行细疚，而光催化能在室溫下利用空氣中的水蒸氣和氧氣去除空氣污染物。利用光觸媒噴液在光照條件下可將空氣中的有機物分解為二氧化鈦川梅、水和相應(yīng)的有機酸疯兼。

目前，國內(nèi)外學(xué)者對烯烴贫途、醇吧彪、酮、醛丢早、芳香族化合物姨裸、有機酸、胺、有機復(fù)合 物啦扬、三氯乙烯等氣態(tài)有機物的Ti02光催化降解進行了研究中狂，其量子效率(反應(yīng)速率，入射光密度)是降解水溶液中同樣有機物的10倍以上扑毡。另外胃榕，在光觸媒噴液光催化反應(yīng)中，一些芳香族化合物的光催化降解過程往往伴隨著各種中間產(chǎn)物的生成瞄摊，有些中間產(chǎn)物具有相當(dāng)大的毒性勋又，從而使芳香族化合物不適于液相光催化反應(yīng)過程，如水的凈化處理换帜。但在氣相光催化反應(yīng)中楔壤，只要生成的中間產(chǎn)物揮發(fā)性不大，就不會從光觸媒噴液表面脫離進入氣相惯驼，造成新的污染蹲嚣，而是進一步氧化分解，最終生成二氧化碳和水祟牲。

2. 抗菌

光觸媒噴液光催化作用對大腸桿菌隙畜、金黃色葡萄球菌、綠膿桿菌等有抑制繁殖和殺滅作用说贝。當(dāng)細菌吸附于光催化劑表面時议惰，活性氧和羥基自由基能穿透細菌的細胞壁，進入菌體乡恕，阻止成膜物質(zhì)的傳輸言询，阻斷其呼吸系統(tǒng)和電子傳輸系統(tǒng)，從而有效地殺滅細菌傲宜。

一般常用的殺菌劑銀运杭、銅等能使細胞失去活性，但細菌被殺死后蛋哭，可釋放出致熱 和有毒的組分如內(nèi)毒素县习。而光觸媒光催化劑不僅能殺死細菌涮母，而且同時降解由細菌釋放出的有毒復(fù)合物谆趾。即光觸媒光催化劑不僅能消減細菌的生命力，而且能攻擊細菌的外層細胞叛本，穿透細胞膜沪蓬，破壞細菌的細胞膜結(jié)構(gòu)，從而徹底地殺滅細菌来候。對于抗青霉素的金黃色葡萄球菌跷叉，光觸媒存在條件下，熒光燈照射1小時后，其去除率可達99％以上云挟。在醫(yī)院病房梆砸、 手術(shù)室及生活空間，細菌密集場所安放光觸媒光催化劑后园欣，空氣中浮游的細菌數(shù)可降低90％左右帖世。

3.光催化降解廢水

用光觸媒噴液光催化處理含有機污染物的廢水被認為是最有前途、最有效的處理手段之一沸枯，其方法簡單日矫，在常溫常壓下，即可分解水中的有機污染物绑榴，而且沒有二次 污染哪轿。費用不高。至今已知翔怎，該方法能處理80余種有毒化合物窃诉，可以將水中的鹵代 脂肪烴、鹵代芳烴赤套、有機酸類褐奴、染料、硝基芳烴于毙、取代苯胺敦冬、多環(huán)芳烴、雜環(huán)化合物唯沮、 烴類脖旱、酚類、表面活性劑介蛉、農(nóng)藥萌庆、木材防腐劑和燃料油等，有效的進行光催化反應(yīng)除 毒币旧、脫色践险、礦化、分解為二氧化碳和水吹菱，最終消除對環(huán)境的污染巍虫。 水中其他有機污染物如鹵代脂肪烴、鹵代芳香烴鳍刷、鹵代脂肪酸占遥、多環(huán)芳烴及雜環(huán)化合物、含氮化合物化等是各國優(yōu)先控制的有害質(zhì)输瓜，這類物質(zhì)經(jīng)光觸媒催化分解瓦胎，過程中一般都先羥基化芬萍、再脫鹵、逐步降解搔啊，直至成為含氫和氧等的簡單無機物柬祠。

4.空氣中氮氧化物以及氨的光催化去除

氮氧化物是大氣中主要的氣態(tài)污染物之一．它的主要來源是礦物燃料的燃燒。燃燒過程中负芋，在高溫情況下瓶盛，空氣中的氮與氧化合而生成氮氧化物，其中主要的是一氧化氮示罗。一氧化氮通過氧化反應(yīng)也可以在大氣中生成氣態(tài)硝酸惩猫，形成酸雨和酸霧后，對地表水蚜点、土壤轧房、森林、植被等造成嚴重的危害绍绘。利用光觸媒噴液和空氣中氧氣可直 接實現(xiàn)氮氧化物的光催化氧化奶镶。目前，日本已利用氟樹脂陪拘、光觸媒噴液等開發(fā)出抗剝離光催化薄板厂镇，12小時后薄板表面的氮氧化物去除率可達90％以上。

5.除臭

空氣中惡臭氣體主要有五種：①含硫化合物左刽，如硫化氫捺信、二氧化硫、硫醇類欠痴、硫醚類等迄靠；②含氮化合物，如胺類喇辽、酰胺等掌挚；③鹵素及其衍生物，如氯氣菩咨、鹵代烴等吠式；④烴類，如烷烴抽米、烯烴特占、炔烴、芳香烴等缨硝；⑤含氧的有機物摩钙，如醇罢低、酚醛查辩、酮胖笛、有機酸等。